Тема 6-13. Исследование динамических процессов в механических системах и обеспечение их эффективной работоспособности

В России и за рубежом много лет ведутся работы по созданию генераторов ударных волн. Известно, что по термодинамическим показателям режим детонационного горения топливной смеси более выгоден, чем режим дефлаграционного горения. С увеличением плотности ВВ возрастает скорость детонации, а, следовательно, мощность и плотность выделяемой энергии на единицу массы заряда, термический КПД, интенсивность ударной волны (УВ) и показатель расширения продуктов, т.е. возрастает эффективность и расширяются возможности применения данных процессов в технических устройствах, что и определяет актуальность работы. По проблеме гашения вибраций актуален относительно недорогой способ снижения уровня колебаний конструкций за счет применения пассивных мультирезонансных динамических гасителей, предохраняющих от воздействия природных катаклизмов. Все реальные системы, в том числе виброзащитные системы в цепочке «человек – машина – среда», являются нелинейными. Предлагаемый метод линеаризации позволяет достаточно просто получать конечные соотношения с приемлемой для практики точностью. До настоящего времени практически отсутствуют исследования, связанные с анализом динамики роторных машин различного технологического назначения при возможных контактах ротора и статора при различных режимах эксплуатации. Решение задач, связанных с контактным взаимодействия ротора с элементами статора, принципиально важно для обеспечения технологической и техногенной безопасности при их эксплуатации. Повышение эффективности вибрационных технологических машин с самосинхронизирующимися вибровозбудителями может быть осуществлено за счет использования резонансных режимов. Однако эти режимы по своей природе являются неустойчивыми. Создание систем автоматической настройки и поддержания резонных режимов колебаний таких машин является актуальной темой научных исследований, имеющей важное практическое значение и требует проведения исследований нелинейной динамики подобных систем. Разработка современных роботизированных комплексов различного назначения (в том числе новых классов реабилитационных изделий для людей с ограниченными возможностями) на основе пространственных механизмов параллельной структуры, информационных технологий и современных материалов для протезирования является актуальной мировой научно-технической проблемой. Дорожные сети мегаполисов мира характеризуются насыщенными транспортными потоками. При этом на магистралях дорожной сети постоянно наблюдаются протяженные очереди, а на перекрестках движение автомобилей может блокироваться. Неэффективно работающая транспортная сеть приводит к значительным финансовым затратам и экономическим потерям, ухудшает экологическую обстановку. Движение и безопасность на дорожных сетях мегаполисов является актуальной проблемой для индустриально развитых стран мира. Цели исследований: Создание высокоэффективных твердотопливных генераторов ударных волн различного целевого назначения, а также высокобезопасных средств (на вторичных взрывчатых веществах) инициирования для буровых комплексов, применяемых при проходке глубоких скважин на газ и нефть, скважин для проведения разведывательных и подготовительно-строительных работ, а также в твердотопливных детонационных ракетных двигателях и ускорителях ракет, торпед и снарядов. Разработка и моделирование многочастотных динамических пассивных гасителей колебаний для защиты конструкций от землетрясений, а также разработка метода прямой линеаризации для исследования нелинейных систем с различными типами колебаний при учете свойств источника энергии. Повышение вибронадежности роторных систем при учете технологических несовершенств и условий контактного взаимодействия в зависимости от физической природы возникновения возмущающих воздействий. Повышение эффективности вибрационных технологических машин с самосинхронизирующимися дебалансными вибровозбудителями за счет использования резонансных режимов колебаний рабочих органов. Разработка новых технических решений и алгоритмов движений для многофункциональных роботизированных систем с элементами искусственного интеллекта, в том числе протезов конечностей руки человека. Разработка моделей и методов синтеза регулируемых перекрестков дорожных сетей для автотранспортных человеко-машинных систем. Задачи: Уточнение уравнения состояния ВВ для расчета режимов поведения детонационных ударных волн в каналах переменного сечения, а также исследование способа защиты отражателей твердотопливных генераторов ударных волн от разрушающего воздействия детонационных процессов. Разработка метода прямой линеаризации нелинейностей смешанного типа для расчета нелинейных колебаний Разработка и анализ математических моделей, описывающих возбуждение колебаний в роторных системах при различных возмущающих воздействиях, в том числе при контактах ротора со статором в зависимости от режимов движения ротора Разработка теоретических основ активных пространственных модульных структур с адаптивной кинематикой для создания роботизированных комплексов различного назначения, включая высокотехнологичные средства реабилитации. Разработка теоретических основ динамики и управления транспортными потоками на регулируемых перекрестках автодорожных сетей. Предполагаемые результаты: Будут разработаны экспериментальные и теоретические методики для достоверного расчета процессов, происходящих в узлах конструкций твердотопливных генераторов ударных волн (ТГУВ) при развитии ударных, детонационных и акустических волн, а также сформулированы концепции для создания перспективных ТГУВ различного целевого назначения. Будут разработаны концепции и методы защиты различных строительных объектов от резонансных разрушений, связанных с землетрясениями и техногенными катастрофами, с помощью многочастотных динамических гасителей. С помощью разработанной процедуры расчета нелинейных систем методами прямой линеаризации будут изучены различные типы колебаний при учете свойств источника энергии. Будут разработаны новые расчетные модели, описывающие особенности динамического поведения роторных систем с учетом внутренних взаимодействий их элементов и рабочего тела, а также осуществлено построение и анализ моделей, описывающих динамическое поведение роторных систем с неустранимым прогибом и дисбалансом ротора. Предусматривается разработка методов, позволяющих обеспечить в автоматическом режиме настройку и устойчивое поддержание резонансных режимов, что позволит существенно снизить энергопотребление и повысить производительность технологического процесса. Будут разработаны новые концептуальные решения, конструктивные схемы и алгоритмы динамики активных пространственных модульных структур многофункциональных роботизированных систем, в том числе высокотехнологичных средств реабилитации для людей, физически ограниченных в движении. Будет осуществлено развитие моделей безопасного движения на регулируемых перекрестках автодорожных сетей. Будут разработаны модели и методы структурно-параметрической оптимизации и синтеза регулируемых перекрестков в системе управления автомобильными потоками.